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捷運技術 第51期 123

圖2 岔心模型製作 圖3 熱處理-水冷
(三) 切削加工【4】
高錳鋼在切削過程中，由於塑性變形大，奧氏體組織轉變為細晶粒的馬氏體(martensite)

組織，從而產生嚴重的硬化現象。加工前硬度一般為HB200～220，加工後表面硬度可達
HB450～550，硬化層深度0.1～0.3 mm，因此，嚴重的加工硬化使切削力增大，加劇了刀具
磨損，也容易造成刀具崩刃而損壞；此外，高錳鋼導熱係數低(13 W/m‧K)，當切削速度高
時，產生的高熱量無法擴散，繼而使得刀具磨損劇烈、耐用度降低；又高錳鋼熱膨脹係數
高，使得高溫切削時，工件精度降低；另外高錳鋼的高韌性，使得切屑不易折斷，造成加工
上的困擾。以下幾個方法克服加工上的困擾：

1. 提高鑄造精度
為盡量避免對鑄件進行加工，鑄件上的孔、槽儘可能鑄出，並提高鑄模的精度。使得
刀具修整以一次進刀加工完成。
2. 熱處理加工
將高錳鋼加熱回火至600℃～650℃，保溫兩小時後冷卻，使高錳鋼的奧氏體組織轉變

為索氏體(sorbite)組織，降低加工硬化程度，改善加工性能。加工完成的岔心在使用
前應再進行淬火處理，使其內部組織重新轉變為單一的奧氏體組織。
3. 刀具選擇
一般來說，要求刀具材料紅硬性高、耐磨性好，有較高的強度、韌性和導熱係數。
切削高錳鋼可選用硬質合金、金屬陶瓷做刀具材科，也可以用CN25塗層刀片或CBN
（立方氮化硼）刀具。目前應用最普遍的還是硬質合金，其中YG類（鎢鈷）硬質合

金具有較高的抗彎強度和衝擊韌性，可減少切削時的崩刃。同時，YG類硬質合金的
導熱性較好，有利於切削熱從刀尖散走，降低刀尖溫度，避免刀尖過熱軟化。YG類
硬質合金的磨加工性較好，可以磨出銳利的刃口。YG類硬質合金中含鈷量較多時，
抗彎強度和衝擊韌性好，特別是提高了疲勞強度，因此適於在受衝擊和震動的條件下
作粗加工用；含鈷量較少時，其硬度、耐磨性和耐熱性較高，適合作連續切削的精加

工。應當注意的是，YG類硬質合金不適於高速切削，因為在高速切削鋼料時，切削
時的高溫將使刀具前刀面上形成強烈的月牙窪磨損，並加速後刀面磨損，刀具耐用度
降低。採用金屬陶瓷刀片進行高錳鋼的精車、半精車，可選用較高的切削速度，加工
表面品質好，刀具耐用度高。